顶板预裂爆破技术在煤矿综采工作面的应用研究

综采工作面顶板超前预裂爆破安全技术措施引言综采工作面顶板超前预裂爆破是煤矿井下采矿作业中常见的一种爆破技术。

通过提前在顶板进行预裂爆破，可以有效地降低工作面顶板下沉和冒顶的风险，确保矿工的安全。

本文将介绍综采工作面顶板超前预裂爆破的安全技术措施。

1. 顶板超前预裂爆破的原理顶板超前预裂爆破是通过在矿井顶板中钻孔，并注入爆破药物，在合适的时机进行爆破，使顶板发生控制性破裂，从而减轻顶板压力，保护工作面安全作业。

2. 安全技术措施为保证顶板超前预裂爆破过程中的安全性，以下是一些必要的安全技术措施：2.1 提前制定详细的爆破方案在进行顶板超前预裂爆破前，应制定详细的爆破方案。

方案应包括爆破口径、孔距、孔深、药量和延时等参数的设定，以及爆破装置、爆破药物选用等技术要求。

爆破方案应经过专家评审，并与矿主、矿工代表等相关人员进行沟通和协商，确保方案的合理性和可行性。

2.2 严格执行安全操作规程在顶板超前预裂爆破作业中，严格执行安全操作规程是确保安全的重要措施之一。

所有参与爆破作业的人员必须接受相关培训，掌握爆破作业的安全技术要求和操作规程。

操作人员应佩戴符合规定的个人防护装备，并遵循安全操作程序，确保作业过程中的人身安全。

2.3 安全区域划定与警示在进行顶板超前预裂爆破作业前，应划定爆破区域，并在爆破现场进行明显的标识和警示。

爆破区域应远离工作面和通风机等重要设备，以减少对运输道路和生产设备的影响。

在爆破作业前后，应设置专人进行警戒，确保无人员进入爆破区域。

2.4 检测和排除安全隐患在进行顶板超前预裂爆破前，应对爆破区域进行全面的安全检查。

特别注意检查顶板结构的完整性、瓦斯、煤尘等气体浓度以及通风系统的运行情况。

如果发现安全隐患，应及时采取措施予以排除，确保爆破作业安全进行。

结论综采工作面顶板超前预裂爆破是一项重要的安全技术措施，它能有效降低矿工作业过程中的顶板风险。

在顶板超前预裂爆破作业中，严格执行安全操作规程、提前制定详细的爆破方案、合理划定爆破区域并进行安全警示、检测和排除安全隐患等都是非常重要的安全技术措施，它们共同保证了综采工作面顶板超前预裂爆破作业的安全进行。

综采工作面顶板超前预裂爆破安全技术措施1. 背景综采工作面是煤矿中比较常见的一种开采方式，它的特点是按照煤层倾角和走向布置采掘工作面，利用综合采煤机对煤层进行割采。

在综采作业中，煤层顶板是采掘过程中最重要的一环，其稳定性直接影响安全生产。

因此，在综采工作面顶板的作业中，超前预裂爆破技术得到了广泛的应用。

2. 超前预裂爆破技术的原理超前预裂爆破技术是指在综采工作面放炮前，首先在煤层顶板上进行一定的预处理，使得其在炮点周围生成一定的裂隙，然后再放炮进行爆破。

其原理是通过炮震波传导到顶板，使得预处理区域内已经形成的裂隙进一步扩大，从而减小了炮震波向外扩散的能量，减小了对周围煤层和岩层的扰动，提高了对顶板的控制程度。

3. 超前预裂爆破技术的应用超前预裂爆破技术在煤矿生产中得到了广泛的应用，在综采工作面煤层顶板的控制中，可以起到以下重要作用：3.1 控制顶板裂隙扩展综采工作面采掘时，会对煤层顶板进行割采，煤岩变形会导致煤岩之间的接触面增加，顶板的强度逐渐减小。

在这种情况下进行正常的爆破可能会导致顶板完全破裂，从而对采煤机、人员和工作面的安全造成威胁。

而采用超前预裂爆破技术，则能够在破裂前产生裂隙，从而控制顶板的破裂范围，保证了工作面的稳定性。

3.2 消除顶板内应力煤层顶板内部存在许多应力，包括地应力、构造应力、采动应力、自重应力等。

这些应力一旦达到一定程度，会对顶板造成不同程度的破裂和塌落。

在超前预裂爆破技术中，通过放置预处理炮，能够使得顶板内应力得到一定程度的释放，从而降低顶板的破裂和塌落的可能性。

3.3 提高工作面安全超前预裂爆破技术不仅可以控制顶板破裂范围，还能够缩短工作面回撤周期，提高工作效率。

同时通过技术应用能够保障工作面安全，减少事故发生的可能性。

4. 超前预裂爆破技术的注意事项超前预裂爆破技术虽然具有很多优点，但是在具体的应用中，也需要注意以下事项：4.1 确定优化方案超前预裂爆破技术需要根据不同的煤层类型和岩层地质条件进行优化方案的制定，确定预处理炮的数量、位置和布局等。

预裂爆破技术在矿山开采中应用探析摘要：现如今，随着时代的进步，推动了我国采矿事业的发展，越来越多的新技术被广泛应用在矿山开采中，其中最常见的便是工程爆破技术。

在矿山开采中工程爆破技术占据着至关重要的地位，当前已经被广泛应用于地下开采、露天开采中，本文就预裂爆破技术在矿山开采中的应用进行简单探讨。

关键词：预裂爆破技术；矿山开采；应用引言近年来，矿山开采作业在安全、效率等方面提出较高要求，对于开采人员来说，应适当创新开采技术，以便满足低风险、高效率的生产需要。

当前预裂爆破技术备受业内人士关注，此项技术在安全开采、科学爆破、岩体结构稳定等方面独具优势，能够促进矿山开采活动常态化进行，推动矿山事业良性发展。

1预裂爆破技术基本介绍工程爆破技术细分多种，其中预裂爆破技术适用于露天矿产开采、基坑开挖、隧道掘进等。

此项技术应用原理：土方开挖环节，爆破人员设计轮廓线、起爆贯穿性裂缝，经振动力度掌控完成轮廓标准化开挖任务。

预裂爆破作业实践满足爆破轮廓边界与设计轮廓边界相一致的要求，基本上不会出现超挖、欠挖现象。

此外，预裂爆破技术具有岩体结构完整、边坡结构稳定等作用。

该技术在露天矿山开采中广泛应用，真正满足大量开采、安全开采等需要。

随着矿山开采要求的不断提高，大直径深孑欲裂爆破法相应优化，一定程度上能够扩大应用范围，保证我国矿山开采的安全性和规范性，最终矿山生产业经济效益和社会效益将同步提高。

2预裂爆破施工技术2.1预裂孔施工技术(1)测量放样。

主要结合矿山的边坡设计的坡比确定钻孔的开口位置，因为设计的高程和实际开口位置的高程可能存在偏差，应当结合开口高程和钻孔角度来确定开口的位置。

(2)控制钻孔角度。

预裂孔钻孔的倾角和方位角将对预裂爆破的超深产生影响，最终影响爆破的效果。

(3)预裂孔装药。

根据计算出的线装药密度，间断把Φ32×200二级岩石乳化炸药与导爆索共同绑在一个长竹片上再将其装入孔内。

装预裂孔药时只需将孔口段堵塞即可，预裂孔孔口堵塞的长度为0.8~1.1m，预裂孔底板1m的范围类增加2.5倍的药量，顶部1m范围内需减少50%的药量。

收稿日期：２０１８?０６?１２作者简介：原文波（１９７２－），男，山西潞城人，助理工程师，从事生产技术工作。

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－２７９８．２０１８．１１．０２５综放工作面初采前顶板深孔预裂爆破技术原文波（潞安环能股份公司漳村煤矿，山西长治　０４６０３２）摘　要：为解决综放工作面初次回采时大面积悬顶的问题，针对漳村煤矿３号煤层２５０５工作面实际情况，运用深孔预裂爆破技术，提前破坏顶板的完整性，使顶板悬露面积显著减小，顶板初次垮落步距进一步缩小，实现了对坚硬顶板的有效控制，进而防止或减弱这种大面积顶板来压隐患，保障了煤矿的安全高效生产。

关键词：综放工作面；深孔预裂爆破；来压步距中图分类号：ＴＤ７１２．６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５?２７９８（２０１８）１１?００５９?０２ 在煤矿生产过程中，顶板事故占有较大比率，尤其是顶板坚硬、完整、不易冒落的煤层，综采工作面初采期间，由于一般采取自然垮落法，随着工作面的推进，造成采空区悬顶面积不断扩大，当采空区大面积瞬间垮落时极易形成飓风和冲击压，造成人员伤亡和设备损坏［１］。

因此有必要采取措施促进老顶及早垮落。

目前坚硬顶板处理方法主要有注水弱化法和爆破弱化法两种［２］。

注水弱化坚硬顶板法一般用于顶板岩石吸水性较强，并使顶板强度显著降低的情形。

顶板爆破预裂具有适用范围广，操作简便等优点。

针对漳村煤矿２５０５工作面顶板的物理力学性质以及工作面现场情况，确定使用爆破预裂的的方法弱化顶板。

同时采用爆破预裂技术也可以提前回收顶煤，对防治工作面上、下隅角瓦斯超限以及防止初采期间顶板和顶煤大面积垮落时导致的工作面瓦斯超限都有一定的现实意义。

１　工作面开采地质及技术条件漳村煤矿２５０５工作面采用综采低位放顶煤机械化采煤方法，顶板管理为全部垮落法。

工作面煤层平均厚度５．９１ｍ，其中采煤机滚筒割煤（３．０±０．１）ｍ，放煤厚度２．９１ｍ，滚筒截深０．８ｍ。

坚硬顶板深孔预裂爆破防止压架技术在综采工作面的应用【摘要】本文主要描述通过对综采工作面切眼及两巷实施深孔预裂爆破，使坚硬顶板得到有效的弱化，初次来压步距、来压强度都大大减小，从而确保综采工作面在初放及周期来压期间没有出现压架事故，实现了安全顺利的回采。

【关键词】坚硬顶板；深孔预裂；爆破；压架；回采1 工作面概况1.1 工作面位置12418工作面范围东至80m防水煤柱线，北至12318运输顺槽，南至F1-1断层，西至西一8煤煤层回风下山。

工作面北部的12318工作面已于2008年5月23日收作；西部的12528工作面已于2011年5月19日收作。

12418工作面走向长1727～1767m，平均1747m，倾斜长220m，面积384812m2，工作面开采煤层为8煤层，煤层总厚2.1～4.1m，平均3.0m，煤层结构简单，煤层倾角2～24°，平均13°。

1.2 煤层及顶底板条件8煤：黑色，上部以块状为主，中下部以粉末状或碎块状为主，以暗煤为主，夹亮镜煤条带，属半亮半暗型煤，煤层上部距顶约0.2～1. 0 m含一层厚约0.1～0.5m的夹矸，夹矸自西向东逐渐增厚，岩性由炭质泥岩相变为泥岩。

2 深孔预裂爆破的作用及爆破参数设计2.1 爆破动力作用炸药在煤岩层钻孔中爆炸后，爆源附近的煤岩体因受高温高压的作用而压实，强大的压力作用结果，使爆破孔周围形成压应力场。

压应力作用的结果必然引起压缩变形（压变形），使压应力场内的煤岩体产生径向位移，在切向方向上将受到拉应力作用，产生拉伸变形（拉应变）。

由于煤岩的抗拉能力远低于抗压能力，故当拉应变超过破坏应变值时，就会在径向方向上产生裂隙。

在不同方向上，由于质点位移不同，各个方向的阻力也不同。

因此，必然产生剪切应力。

如果剪切应力超过该处煤岩体的抗剪强度，煤岩体则产生剪切破坏，产生径向剪切裂隙。

此外，爆炸是一个高温高压的过程，随着温度的降低，原来由压缩作用引起的单元径向位移，必然在冷却作用下，使该单元产生向心运动。

收稿日期:２０１９ １２ ２７作者简介:崔晋飞(１９８７－)ꎬ男ꎬ山西晋城人ꎬ工程硕士ꎬ工程师ꎬ从事煤矿安全技术及管理工作ꎮｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－２７９８.２０２０.０７.００３综采工作面坚硬顶板预裂爆破技术研究崔晋飞(山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司ꎬ山西晋城㊀０４８０００)摘㊀要:针对玉溪煤矿１３０１首采工作面顶板垮落特征与矿压规律不明确ꎬ主采的３号煤老顶中砂岩厚度大㊁致密坚硬ꎬ初次回采过程中顶板可能存在不易垮落㊁初次垮落步距大㊁易形成大面积悬顶等问题ꎬ通过理论分析与计算提出采用顶板预裂爆破技术ꎬ确定了预裂爆破的参数ꎮ应用效果表明ꎬ该方法能够在合理的预裂高度范围内ꎬ使坚硬顶板得到弱化ꎬ有效避免了工作面漏风严重㊁瓦斯超限㊁工作面煤壁片帮等强矿压现象ꎮ关键词:坚硬顶板ꎻ预裂爆破ꎻ切眼中图分类号:ＴＤ３２７.２３㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００５ ２７９８(２０２０)０７ ０００８ ０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＢｌａｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＨａｒｄＲｏｏｆｉｎＦｕｌｌｙ ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄＣｏａｌＦａｃｅＣＵＩＪｉｎ ｆｅｉ(ＳｈａｎｘｉＯｒｃｈｉｄｓＹｕｘｉＣｏａｌＭｉｎｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＪｉｎｃｈｅｎｇ㊀０４８０００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｙｕｘｉ１３０１ｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｏｆｃｏａｌｍｉｎｅｒｏｏｆｃａｖｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｔｈｅｍｉｎｅｐｒｅｓｓｕｒｅｌａｗꎬｔｈｅｍａｉｎｍｉｎｉｎｇｏｆｎｏ.３ｃｏａｌｍａｉｎｒｏｏｆｓａｎｄｓｔｏｎｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｎｌａｒｇｅꎬｄｅｎｓｅꎬｈａｒｄｒｏｏｆｍａｙｅｘｉｓｔｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｒｉｍａｒｙｒｅｃｏｖｅｒｙｎｏｔｅａｓｙｃａｖｉｎｇꎬｆｉｒｓｔｓｔｅｐｃａｖｉｎｇｉｓａｐａｒｔｆｒｏｍｔｈｅｂｉｇꎬｅａｓｙｔｏｆｏｒｍａｌａｒｇｅｏｖｅｒｈａｎｇꎬｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｏｏｆｐｒｅ－ｓｐｌｉｔｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅｐｒｅ－ｓｐｌｉｔｔｉｎｇｂｌａｓｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ.Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｗｅａｋ￣ｅｎｔｈｅｈａｒｄｒｏｏｆｉｎａｒｅａｓｏｎａｂｌｅｒａｎｇｅｏｆｐｒｅ－ｃｒａｃｋｉｎｇｈｅｉｇｈｔꎬａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｖｏｉｄｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｓｔｒｏｎｇｏｒｅｐｒｅｓｓｕｒｅꎬｓｕｃｈａｓｓｅ￣ｖｅｒｅａｉｒｌｅａｋａｇｅꎬｇａｓｅｘｃｅｅｄｉｎｇｌｉｍｉｔａｎｄｃｏａｌｗａｌｌｐｌａｔｅｏｆｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈａｒｄｒｏｏｆꎻｐｒｅ ｓｐｌｉｔｂｌａｓｔｉｎｇꎻｃｕｔ㊀㊀一般把直接存在于煤层上方或较薄的直接顶上面ꎬ含有较厚且坚硬的砂岩㊁砾岩或石灰岩层的顶板称为坚硬顶板[１－３]ꎬ其结构致密㊁整体性强㊁节理裂隙构造不发育㊁自稳力强ꎬ能大面积悬露在采空区而不垮落ꎬ易引发顶板灾害ꎬ对矿井生产的安全高效性造成严重影响ꎮ处理该类顶板悬落的主要技术手段是预裂爆破技术[４－６]ꎮ本文以玉溪煤矿１３０１工作面为研究背景ꎬ针对顶板可能存在不易垮落㊁初次垮落步距大㊁易形成大面积悬顶等问题ꎬ采取了预裂爆破技术ꎬ通过计算确定了相关技术参数ꎬ有效避免了工作面漏风严重㊁瓦斯超限㊁工作面煤壁片帮等强矿压现象ꎮ１㊀工程概况１３０１工作面是玉溪煤矿的首采工作面ꎬ其顶板垮落特征与矿压规律不明确ꎬ主采的３号煤老顶中具有较厚的砂岩ꎬ致密坚硬ꎬ初次回采过程中顶板可能存在不易垮落㊁初次垮落步距大㊁易形成大面积悬顶等问题ꎬ这将会导致工作面漏风严重㊁瓦斯超限㊁工作面煤壁片帮等强矿压现象ꎬ对设备和人员造成极大的威胁ꎮ因此ꎬ在回采前对１３０１工作面开切眼顶板进行弱化处理至关重要ꎬ针对该工作面的煤岩层赋存和生产技术条件ꎬ进行初采前顶板预裂研究ꎮ２㊀顶底板特征通过对该矿１３０１工作面辅助运输巷第十二联络巷顶板岩层结构钻孔窥视可知ꎬ主采煤层顶板从下至上依次为泥岩(直接顶)ꎬ平均厚度２.４ｍꎻ中砂岩(老顶)ꎬ厚５.３ｍꎻ泥岩ꎬ厚７.４ｍꎮ预计沿开切眼８走向各岩层的厚度变化不大ꎬ该工作面主采煤层及顶底板柱状如图１所示ꎮ图１㊀煤层顶底板柱状３㊀预裂爆破基本理论一般情况下ꎬ炸药爆破时ꎬ工业炸药爆震面上产生的超高压冲击煤岩体ꎬ其附近的一小部分煤岩体由于受到强烈压缩ꎬ温度会超过３０００ħꎬ这部分岩体呈熔融状且具有流动性而形成空腔ꎮ冲击波不断传播ꎬ能量不断释放ꎬ气体压力和温度骤降ꎬ周围的熔融状态的煤岩体的应力不断消除ꎬ逐渐粉碎成细微颗粒ꎬ便形成了压碎圈[７－８]ꎮ径向方向上的裂缝和压碎圈贯通后ꎬ由于药室体积的扩大爆炸产物的压力而降低ꎬ但仍可钻进裂缝ꎬ使裂缝进一步变大ꎬ产生拉应力场ꎬ形成裂隙圈ꎮ炮孔各区分布区域见图２ꎮ图２㊀炮孔爆破后各区分布４㊀顶板预裂爆破主要设计参数４.１㊀压碎圈与裂隙区半径１)㊀压碎圈半径ꎮ受到冲击波的强烈作用ꎬ压碎圈内的岩体变得极度粉碎ꎬ把在冲击载荷作用下的岩体看成不可压缩的理想流体ꎬ对于柱状药包ꎬ采用理想流体介质模型ꎬ如果采用不耦合装药且系数较小时ꎬ则相应的压碎圈半径为:Ｒｃ＝ρ０Ｄｖ２ｎＫ－２ηｌｃＢ８２σｃｄéëêêùûúú１ａｒｂ(１)其中:Ｂ＝(１＋ｂ)２＋(１＋ｂ２)－２μｄ(１－μｄ)(１－ｂ)２[]１２式中:ρ０为炸药的密度ꎬｋｇ/ｍ３ꎻＤｖ为炸药爆速ꎬｍ/ｓꎻｎ为炸药爆炸产物膨胀碰撞炮孔壁时的压力增大系数ꎬ取ｎ＝１０ꎻＫ为装药径向不耦合系数ꎬＫ＝ｄｂ/ｄｃꎻｄｂꎬｄｃ分别为炮孔半径和药包半径ꎬｍｍꎻη为爆轰产物的膨胀绝热指数ꎬ常取３ꎻｌｃ为装药轴向系数ꎬ取ｌｃ＝１ꎻσｃｄ为岩体的单轴动态抗压强度ꎬＭＰａꎮｒｂ为放炮后的影响半径ꎬｍꎻμｄ为煤岩体动态泊松比ꎻａ为载荷传播衰减指数ꎬａ＝２ʃμｄ１－μｄꎻｂ为侧向应力系数ꎬｂ＝μｄ１－μｄꎮ２)㊀裂隙区半径ꎮ岩体中任意一点的应力强度为:σｉ＝１２σｒＢ(２)在压碎区与裂隙区两者的分界面上:σＲ＝σｒ｜ｒ＝Ｒｃ＝２σｃｄＢ(３)式中:σＲ为两者分界面上的径向应力ꎬＭＰａꎮσｒ为煤岩体中的径向应力ꎬＭＰａꎮ根据强度准则ꎬ当岩体出现裂隙时其区域内半径为:Ｒｐ＝σＲＢ２σｔｄæèçöø÷１βＲｃ(４)在不耦合装药条件下ꎬ裂隙区半径为:Ｒｐ＝σｃｄσｔｄ[]１βρ０Ｄｖ２ｎＫ－２ηｌｅＢ８２σｃｄéëêêùûúú１ａｒｂ(５)式中:β＝２－μｄ１－μｄꎮ式中:σｔｄ为岩体的单轴动态抗拉强度ꎬＭＰａꎮ把顶板岩层参数和３号乳化炸药参数代入计算得破碎区半径约为０.６ｍꎬ裂隙区半径约为３.１ｍꎮ４.２㊀顶板处理高度根据矿压控制的相关理论及已有的地质资料ꎬ判断顶板岩层中５.３ｍ厚的中粒砂岩为关键层(老顶)ꎬ控制着自身及上覆岩层的变形与移动ꎮ为使１３０１工作面顶板在回采初期及时垮落ꎬ放顶切断的目标岩层为顶板关键层(老顶)ꎬ即５.３ｍ厚的中粒砂岩ꎮ因此将老顶岩层初步确定为该工作面开切眼９２０２０年７月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔晋飞:综采工作面坚硬顶板预裂爆破技术研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２９卷第７期顶板弱化的主要对象ꎮ结合图１可知ꎬ老顶上方泥岩的完整性应适当破坏ꎬ设计深孔预裂垂直深度需深入到老顶之上的泥岩内３ｍꎬ因此顶板垂直处理高度约为１０.７ｍꎮ考虑岩层厚度局部可能发生变化ꎬ综合确定顶板深孔预裂处理的垂直高度为１１ｍꎮ４.３㊀主要技术参数预裂爆破主要技术参数如表１所示ꎮ表１㊀主要技术参数主要技术参数数据顶板处理高度/ｍ１１孔径/ｍｍ７５炸药密度/(ｋｇ ｍ－３)１１９４.２６５炸药爆速/(ｍ ｓ－１)２８００径向装药不耦合系数１.２５破碎区半径/ｍ０.６裂隙区半径/ｍ３.１孔距/ｍ每组内５.０封泥长度/ｍ７.５５㊀顶板预裂爆破技术的应用５.１㊀炮孔布置在１３０１工作面开切眼内施工预裂炮孔２０个ꎬ编号为１~２０ꎬ炮眼总长４４０ｍꎻ装药总长度２１７.５ｍꎬ炸药用量６５０ｋｇꎻ封泥长度１１２.５ｍꎮ沿开切眼轴向布置炮孔ꎬ仰角为(３０ʃ２)ʎꎬ在炮孔距开切眼外帮１.０~１.５ｍ处顶板打眼ꎮ炮眼布置方式如图３所示ꎮ图３㊀１３０１工作面开切眼顶板预裂炮孔布置(ｍ)５.２㊀炮孔爆破根据设计进行打孔㊁装药㊁联线和爆破ꎮ采用 局部并联ꎬ总体串联 的方式进行联线ꎬ每次起爆一组炮孔(３个)ꎮ㊀㊀在开切眼内从回风巷向胶带巷方向进行起爆:分５组依次进行ꎬ第一组:１~４号ꎬ第二组:５~８号ꎬ第三组:９~１２号ꎬ第四组:１３~１６号ꎬ第五组:１７~２０号ꎮ每组布置４个钻孔ꎬ其中３个钻孔为装填炸药的爆破孔ꎻ由于钻孔打出后可能出现局部塌孔无法装药的情况ꎬ因此另一个钻孔内不装填炸药ꎬ为备用孔ꎮ６㊀结㊀语通过对１３０１首采工作面开切眼顶板采取预裂爆破技术后ꎬ坚硬顶板得到弱化ꎬ有效避免了工作面漏风严重㊁瓦斯超限㊁工作面煤壁片帮等强矿压现象ꎬ保障了工作面安全高效生产ꎮ预裂爆破技术是处理坚硬顶板不易垮落㊁初次垮落步距大㊁易形成大面积悬顶等问题的有效手段ꎬ对类似条件的工作面提供了参考ꎮ参考文献:[１]㊀李㊀鹏ꎬ张昌锁.综采工作面顶板预裂爆破振动对临近村庄民居的影响研究[Ｊ].煤炭工程ꎬ２０１９ꎬ５１(７):１２５－１２８.[２]㊀崔旭芳ꎬ杨艳军ꎬ史沁彬ꎬ等.综放初采顶板预裂爆破技术应用[Ｊ].煤ꎬ２０１２ꎬ２１(６):１８－２０.[３]㊀李春睿ꎬ康立军ꎬ齐庆新ꎬ等.深孔爆破数值模拟及其在煤矿顶板弱化中的应用[Ｊ].煤炭学报ꎬ２００９ꎬ３４(１２):１６３２－１６３６.[４]㊀秦广鹏ꎬ蒋金泉ꎬ文志杰ꎬ等.综放工作面初采期顶煤深孔爆破弱化试验研究[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１１ꎬ３９(１０):１－４.[５]㊀高圣元.坚硬煤层综放开采顶煤深孔爆破弱化机理与工程应用研究[Ｄ].北京:煤炭科学研究总院ꎬ２０１９. [６]㊀李忠群ꎬ张天军ꎬ徐㊀刚ꎬ等.深孔预裂爆破技术在煤巷快速掘进中的应用[Ｊ].煤ꎬ２０１３ꎬ２２(２):１７－２０. [７]㊀刘㊀健ꎬ刘泽功ꎬ高㊀魁ꎬ等.深孔爆破在综放开采坚硬顶煤预先弱化和瓦斯抽采中的应用[Ｊ].岩石力学与工程学报ꎬ２０１４ꎬ３３(Ｓ１):３３６１－３３６７.[８]㊀钟㊀帅ꎬ雒军莉.顶煤深孔预裂爆破技术在提高巨厚煤层回采率中的应用[Ｊ].煤ꎬ２０１５ꎬ２４(１):２４－２６.[责任编辑:常丽芳]０１２０２０年７月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀崔晋飞:综采工作面坚硬顶板预裂爆破技术研究㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２９卷第７期。

预裂爆破在煤层坚硬顶板放顶煤工作面的运用探讨煤炭作为人们生活、生产的重要资源，为了满足人们的需求，煤矿开采得到了广泛的关注，放顶煤采煤法具有常见性，在实际开采过程中，极易存在安全隐患，进而严重威胁着矿井的安全生产。

在放顶煤工作面运用预裂爆破技术，不仅能够增加顶煤的破碎程度，还能够保证矿井生产的安全性，因此，预裂爆破技术的运用具有积极的现实意义。

文章主要探讨了预裂爆破在煤层坚硬顶板放顶煤工作面的运用，介绍了实施方案、注意事项及运用效果，旨在提高放顶煤开采的经济性、安全性与可靠性。

标签：预裂爆破；坚硬顶板；放顶煤；工作面引言随着煤矿开采规模的日渐扩大，为日常的生活与生产提供了充足的煤炭资源，在实际开采过程中，放顶煤开采法扮演着重要的角色，它的应用虽然提高了煤炭开采的效率，但开采过程中极易出现顶板或顶煤大面积垮落问题，为了保证放顶煤开采的安全性，急需控制顶板和顶煤，通过实践，提出了预裂爆破方法，此方法有效解决了坚硬顶板采煤工作面顶板不能随采随落的安全问题，进而提高了煤矿开采的安全性，保证了开采工作的有效性，文章以某矿井的工作面为研究对象，实施了预裂爆破，其运用效果十分显著。

1 工作面概况某省采煤工作面，其标高为-274～-341m，煤层平均煤厚7.6m，煤厚变异系数为15%，可采指数为1，属于稳定煤层。

根据实地考察可知，煤层具有一定的自燃性，发火期为7～12个月，煤尘爆炸指数为15%。

工作面无瓦斯突发隐患，具体的采煤方法为俯斜开采、倾斜长壁、全层综放，其为150m，煤层厚为8.0m，其伪顶为黑色泥岩，随采随落，厚度约0.5m，直接顶为褐色砂质泥岩，厚度约3.4m，基本顶为灰色中粒砂岩，厚度约14m，其具有较强的整体性，坚硬不易垮落，充填采矿区高度<采放煤高度。

坚硬顶板是指煤层顶板岩层拥有较大的强度及较好的完整性，在实际开采过程中，坚硬顶板大面积悬露，难以自然垮落，在垮落后多为大面积垮落，其影响范围较大，严重情况下会造成矿震，此时的突发性灾害事故直接影响着矿区的正常与安全生产[1]。

23综采工作面开切眼深孔预裂爆破技术的应用探讨蒲白煤矿运营公司 汤 涛摘 要在煤矿开采技术手段日益完善的背景下，煤矿企业更注重安全生产能力的提高。

根据近年来能源使用调查结果显示，我国当前能源总量中煤炭资源约为50%，但对于社会煤炭用量总需求来讲，现有浅层煤田开采已很难满足，要求向中深部发展。

这种深部开采会面临较多安全问题，其中以坚硬顶板条件开采为难点，需采用开切眼深孔预裂爆破技术。

本文主要以我国某地区综采工作面开采为例，对深孔预裂爆破技术在其中的应用进行探析。

关键词综采工作面 深孔预裂爆破 应用1 前言据相关研究发现，我国矿区中至少有一半数量赋存在复杂的条件，其中坚硬顶板影响最为明显，约有38%综采工作面存在坚硬顶板问题。

施工过程中若忽视坚硬顶板处理，不仅难以提高开采效率，而且易发生安全事故。

在此背景下便提出的深孔预裂爆破，其在实际应用中可对综采工作面开采难题的解决起到明显的效果。

因此，对深孔预裂爆破在综采工作面中的应用研究具有十分重要的意义。

2 深孔预裂爆破在综采工作面中的具体应用以具体工程为实例，将深孔预裂爆破应用其中，可在实验过程中确定深孔预裂爆破应用的相关参数，结合参数内容确定深孔预裂爆破的应用效果。

2.1 应用实验分析将深孔预裂爆破引入其中首先需计算出炮孔深度。

计算中应注重做好爆破效果、钻眼效率以及其他相关技术因素等。

结合某矿井生产实际情况，其生产班主要以夜班、中班为主，推进距离控制在12.8m，此时为减少给生产班带来的影响，考虑以15m为炮孔深度，且构造过程中可适当向上调整。

其次，应确定最小抵抗线。

综采工作面开切眼深孔预裂爆破技术的应用探讨24 蒲白科技具体推算中以孔径与最小抵抗线关系为根据，通常在孔径d为90-120mm、70-80mm、60-70mm、50-60mm的情况下，抵抗线w在确定中对应的应分别为 2.5-4.0m、1.8-2.5m、1.5-2.0m、1.2-1.6m。

在此基础上能够得出，岩石坚硬度不同情况下w 与d比值。

2019年7月2019年第7期0引言煤矿井下生产作业中，顶板事故一直是主要的安全事故类型之一，特别是对于坚硬顶板回采面而言，由于多采用自然垮落法管理顶板，回采中经常出现采空区悬顶面积过大的现象。

这种情况下，一旦顶板大面积一次性垮落，必然会形成冲击压，从而造成工作面人员伤亡与设备损坏。

因此，有必要提前采取适当的措施进行人工放顶，消除安全隐患。

现阶段，应用最为普遍的2种顶板预处理方法分别为注水弱化法和顶板预裂爆破法[1]。

本次研究便是针对工作面初采前顶板深孔预裂爆破技术开展的。

1工作面开采地质条件和技术条件分析盘区山2号层8201工作面采用沿空留巷无煤柱后退式走向长壁全部垮落采煤工艺、全部垮落法管理顶板。

工作面煤层厚度均值2.4m ，割煤高度2.4m ，滚筒截割深度630mm 。

8201工作面开切眼长度为180m ，回采推进长度为1397m 。

8201工作面巷道布设情况如图1所示。

8201工作面主采2#煤层，煤层整体结构简单，倾角2°～5°。

煤层上部直接顶为泥岩，厚度均值2.17m ；老顶为中粗砂岩，厚度均值16.7m 。

2预裂爆破机理和顶板预裂爆破方案分析2.1预裂爆破机理分析当炸药爆破时，产生的压力可达到4000~9000MPa ，这部分压力作用于顶板岩体，会使得药包周围岩体中生成塑性空腔。

同时，爆炸生成的冲击波会向岩体四周传播释放，并将熔融状岩体破碎为颗粒状后形成压碎圈。

此外，压碎圈外围的岩体在冲击波的影响下会出现径向位移，导致岩壳向外扩张，在其内部产生径向裂隙，并使得爆炸压力继续沿着裂隙向外传播，形成裂隙圈[2]。

图2即为爆破后炮孔各区分布示意图。

结合预裂爆破机理，并考虑山2号层首采面实际情况，经计算分析可知，8201工作面预裂爆破产生的破碎区半径为0.51m ，裂隙区半径为2.65m ，因此在进行爆破孔布设时应间隔4～6m 为宜。

2.2顶板预裂爆破方案分析在切缝分区内取试验段进行单孔及多孔联孔爆破，收稿日期：2019-05-20作者简介：赵麒，1988年生，男，山西大同人，2015年毕业于太原理工大学采矿工程专业，助理工程师。

浅析预裂爆破在综采工作面坚硬顶板当中的具体应用摘要:本文以山西凌志达煤业有限公司15号煤层首采工作面坚硬顶板为主要研究对象,提出了坚硬顶板的预裂软化设计方案。

同时,对坚硬顶板预裂软化的数值做了模拟分析,为15号煤层安全开采提供理论和技术支撑。

关键词:预裂爆破综采工作面坚硬顶板具体应用坚硬顶板分为直接顶板和老顶。

在对坚硬难冒顶板的煤层进行开采的时候,采空区很容易出现大面积的悬顶,而且当悬顶的面积超过自身的极限之后,顶板就会冒落,进而导致剧烈的动力现象。

如果在相对集中的短时间里发生大面积的顶板冒落,那么就会对回采的工作面支护造成不可估量的破坏,并瞬间排除已采空间的空气,使之形成不同程度的风暴,给设备与工作人员带来损害,甚至还会牵连附近的巷道与矿井。

所以,必须对工作面的坚硬顶板采取一定的安全防治措施,避免工作人员与设备受到严重性损害,同时还要保证工作面可以安全的进行正常的回采。

下面本文就对坚硬顶板的预裂软化设计方案进行简要概述,其中包括顶板预裂的方案研究与顶板预裂钻孔的相关预裂爆破方案分析。

1、坚硬顶板的预裂软化设计方案由于坚硬顶板的强度很高,而且节理和裂隙不发育,所以具有自稳性强与整体性好等特点。

但是在开采的过程这些特点却容易造成大面积的悬顶。

所以,为了减少该类隐患,必须对顶板做一些处理以改变其物理力学的性质,减小顶板的悬露面积,保证施工安全。

通常所采用的办法就是爆破弱化,即人为地利用爆破方法将顶板切断,进而使具有一定厚度的顶板冒落转换为矸石垫层[1]。

这样就可以减小顶板垮落的面积,缓解顶板垮落时所产生的巨大冲击力;此外,矸石垫层还可以减少顶板冒落时所带来的冲击波与风暴。

现在爆破弱化的常用方法有步距深孔爆破、浅孔放顶、地面深孔放顶和超前深孔的预裂爆破等。

结合15#煤的具体情况,以及以往的工作经验,对15号煤层首采工作面的初采采用超前深孔的预裂爆破方式来处理其顶板。

比较具体的做法就是,在工作面的顺槽与切眼内向的顶板上打深孔,对顶板的完整性进行预先破坏。

煤矿综采面坚硬顶板深孔预裂爆破技术随着科学技术的进步，安全问题越来越得到施工单位的重视，人们的安全觀念也在不断的提高，尤其是在煤矿行业这个艰苦行业，安全问题更应该放在第一位。

水、火、瓦斯、煤尘、顶板是煤矿常说的五大自然灾害。

顶板灾害是指煤矿巷道或采区顶上的岩层发生的各种垮塌或冒落事故。

坚硬顶板指的是直接顶很薄或基本上没有，煤层上直接覆盖的是坚硬的砂岩、砾岩，而且厚度很大。

在这类坚硬顶板下采煤后，可以形成几千平方米，甚至几万、几十万平方米的悬顶而不冒落。

但是一旦垮塌，会引起强烈的暴风冲击，引起地层强烈震动。

可将巷道和工作面摧毁，造成伤亡事故。

目前我国这方面的处理技术有高压注水技术、煤柱支撑技术、局部填充技术、局域切割技术、深空、中深空、滞后爆破放顶技术。

在这些技术中，预裂爆破技术能较快解决煤层开采后坚硬顶板悬露不垮的问题，也是目前处理坚硬顶板悬露不垮的主要技术手段。

在深孔预裂爆破的相关技术手段中，技术参考系数的选取，是爆破工作顺利进行的关键。

1顶板预裂爆破首先要根据施工场所的实际情况，确定好煤层孔，根据以往的操作经验和实际的理论计算，来进行综采面的爆破技术。

综采面坚硬顶板处理使用的是超前深孔预裂爆破技术，应该在工作面的顺槽或是特殊的巷道前方位置一定距离上向顶板打深孔，在爆破前事先破坏顶板的完整性。

直接顶冒落的情况，在工作面推进一定的距离后，工作面后方会有顶板初次垮落，此后会垮落得更为充分，所有的液压支架后部都会有冒落的石块填充。

经过预裂爆破的弱化，液压顶板后部冒落情况理想，冒落的石块可以把采空区基本上填充完整。

工作面使用预裂爆破技术爆破后，逐渐地减小了坚硬顶板对综采工作面的来压步距，实现了工作面的安全高效生产效果；通过对工作面的平均阻力数据统计表明，工作面的阻力达到一定程度时，有利于工作面的有效快速推进。

2深孔爆破预裂技术的机理为了避免发生压架事故，采用直接对煤层上方厚岩石层实施深孔爆破的技术，强制性地把厚岩石层爆破。

坚硬顶板预裂爆破技术在综采工作面的应用
薛峁峁
【期刊名称】《山西化工》
【年(卷),期】2024(44)5
【摘要】煤矿开采期间,工作面顶板区域一旦发生大面积垮落现象,容易发生瓦斯含量超标、顶板事故等各种事故。

事故的发生不仅会影响煤矿开采作业的进行,造成巨大经济损失,而且可能会发生人员伤亡。

为了保证煤矿开采顺利进行,减少事故的发生,针对综采工作面,应当加强对坚硬顶板预裂爆破技术应用的探讨。

【总页数】3页(P176-177)
【作者】薛峁峁
【作者单位】汾西矿业集团高阳煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】TD82
【相关文献】
1.预裂爆破放顶技术在坚硬顶板综采面的应用
2.深孔预裂爆破技术在中细砂岩巨厚坚硬顶板综采工作面的应用
3.坚硬顶板预裂爆破技术在综采工作面的应用
4.综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究
5.综采工作面坚硬顶板深孔预裂爆破技术应用研究
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预裂爆破放顶技术在坚硬顶板综采面的应用周玉龙【摘要】悦昌矿105综采工作面顶板为K2灰岩,普氏系数f＞12、层度12～15 m,为坚硬顶板,回采过程中,顶板不易跨落,容易造成控顶面积过大,致使采场压力集中显现,从而造成设备损坏和安全事故.因此,根据105工作面的实际地质情况,采取深孔预裂爆破技术对工作面顶板进行预裂.本文对深孔预裂爆破方案的炮眼布置及施工方法进行分析,阐述了施工中注意事项,通过采取深孔预裂爆破技术,105综采工作面在工作面初采过程中,煤壁未出现切顶、采场未出现压架等现象,达到了顶板预裂弱化的效果,保证了矿井的安全生产.【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】2页(P118-119)【关键词】顶板;坚硬;深孔;预裂爆破【作者】周玉龙【作者单位】霍州煤电集团悦昌项目部,山西临汾031600【正文语种】中文【中图分类】TD823.4+9在煤矿开采过程中，顶板事故是影响矿井安全生产的重要因素，特别是当工作面的顶板致密坚硬，不易垮落情况下，随着工作面的推进，采空区悬顶突然垮落导致顶板“切冒”的同时发生暴风冲击，造成人员人身安全受到威胁和工作面设备的破坏。

目前，国内主要采取顶板高压注水、顶板静压注水、浅孔循环放顶、深孔预裂爆破等几种技术对工作面坚硬顶板进行弱化。

其中深孔预裂爆破控制坚硬顶板方法相对于其他几种方法，施工过程与工作面的生产无相互干扰，爆破预裂对K2灰岩机理破坏明显，预裂后能及时回采等。

所以，针对105工作面实际地质条件，选用此项技术对减少采空区的悬顶面积具有重要意义。

1 工作面概况105 工作面开采9＃、10＃煤层，工作面煤层底板标高960～993m，工作面埋深198～373m，工作面走向长860 m，倾斜方向长220m。

9＃煤层厚度为0.8～1.0m，平均厚度为0.9m，煤层倾角4.2°，煤层较薄，但厚度较稳定；10＃煤层厚度为2.7～3.3m，煤层倾角4.2°，含0～2层夹矸，局部夹矸厚度达2.0m以上，极不稳定。